تاریخچه انسان (مقاله رایگان pdf)

ما مطالعه اطلاعات ژنومی را که توسط توالی یابی فسیل های انسانی فراهم شده است، مرور میکنیم با تاکید بر اطلاعات یگانه ای که DNA قدیمی aDNA میتواند درباره ی تاریخچه¬ی جمعیت انسان و نزدیکترین خویشاوندان آن فراهم کند. ما بر توالی های ژنوم هسته ای که در سال های اخیر چاپ شده است تمرکز کردیم. در بسیاری از موارد، بخصوص در قطب شمال و آمریکای شمالی و جنوبی و اروپا ، aDNA الگوی جمعیتی تاریخی به این صورت نشان داد که توسط آنالیز ژنوم امروزه به تنهایی فاش نمیشود. DNA قدیمی از hominins (شبه انسان های) قطب شمال ، تاریخچه  ی غنی از اختلاط بین انسان های مدرن امروزه ، Neanderthals (انسان های غار نشین)  و Denisovans را نشان داد و به ما اجازه داد که فرآیند انتخابی پیچیده را رها کنیم. اطلاعات از مطالعات aDNA،  در حال حاضر نزدیک اشباع شدن است و ما معتقدیم که توالی یابی aDNA آینده به تغییر درک ما از تاریخچه ی  hominins ادامه میدهد.

تعیین توالی DNA (مقاله رایگان pdf)

در سال های اخیر پیشرفت های فوق العاده ای در توانایی ما برای تعیین سریع و کم هزینه توالی DNA توالی به وجود آمده است. این مساله تحولات بنیادین در زمینه های ژنتیک و زیست شناسی ایجاد کرده که منجر به درک عمیق تر از رویدادهای مولکولی در فرایندهای زیستی شده است.  پیشرفت های سریع تکنولوژیکی، فرصت ها و کاربردهای تعیین توالی را به سرعت گسترش داده است و در عین حال چالش هایی در مراحل پیشین تعیین توالی و در فرآیندهای پایین دستی بررسی و تجزیه و تحلیل این حجم انبوه از داده های توالی تحمیل کرده است. به طور سنتی، تعیین توالی، به قطعات کوچک DNA برای حدود یک هزار پایه(مشتق شده از ژنوم ارگانیسم) بمنظور حفظ کیفیت توالی و دقت بالا برای خواندن طول های بالاتر محدود شده است. اگر چه پیشرفت های تکنولوژیکی بسیاری بوجود آمده است، روش های تعیین توالی موازی که بطور تجاری در حال حاضر در دسترس هستند قادر به حل این مساله نیستند. روش تعیین توالی قادر به حل این مسئله نبوده است. با این حال، اعلان اخیر در تعیین توالی نانوحفره وعده از بین بردن این محدودیت خواندن طول را داده است، که امکان تعیین توالی قطعات سالم بزرگ تر DNA را می دهد. توانایی تعیین توالی DNA سالم با دقت بالا گامی بزرگ به سوی تسهیل تجزیه و تحلیل پایین دستی و افزایش قدرت تعیین توالی نسبت به امروز است. این بررسی برخی از پیشرفت های فنی در تعیین توالی که مرزهای جدیدی را در ژنتیک باز کرده-اند پوشش می دهد.

مکانیسم های سلولی (مقاله رایگان pdf)

چکیده
           دانشمندان علوم اعصاب به احتمال زیاد در سال های نزدیک به کشف تفاوت های جنسی جدید نائل می آیند که توسط موسسه بین الملی سلامت اولیه مشتمل بر هر دو جنس در مطالعات بالینی ایجاد شده است. این مقاله مروری دانش رایج مکانیسم سلولی و مولکولی با تاکید بر تفاوت های جنسی در سیستم عصبی پستانداران را بر پایه ی کارهای اولیه بر روی جوندگان خلاصه میکند. مکانیسم های سلولی شامل تولید نورون neurogenesis،  مهاجرت ، تمایز شیمیایی و ریخت شناسی فنوتیپ سلول و مرگ سلولی را آزمایش میکند. در سطح مولکولی، ما نقش های در حال تغییر برای اپی ژنتیک ، مکمل کروموزوم جنسی، سیستم ایمنی و مسیرهای تازه شناحته شده ی علامت دهی را بحث میکنیم. ما یافته های اخیر بر عملکرد محیط، همچنین مطالعات گسترده ی ژنوم با برخی نتایج متعجب کننده را مرور میکنیم که گاهی مارا مجبور میکند تا مدل های مورد استفاده از تمایز جنسی را دوباره مورد بررسی قرار دهیم. ما با اشاره به جهت گیری آینده ، شامل آگاهی افزایش یافته از سهم مهم بافت های بیرون از سیستم عصبی به تمایز مغز ، خاتمه میدهیم.

نقشه بردار ژنوم (مقاله رایگان pdf)

خلاصه 

زمینه: تعدادی از ابزارهای همترازسازی برای همتراز کردن ریدهای توالی یابی با ژنوم مرجع انسان ایجاد شده اند. مقیاس اطلاعات بدست امده از آزمایشات توالی یابی نسل جدید (NGS)، به سرعت در حال افزایش است. مطالعات اخیر انجام شده بر اساس فناوری  NGS به طور مرتب اگزوم ها یا توالی های کامل ژنومی چندصد تا چندهزار نمونه را ایجاد کرده است. برای تامین نیاز روزافزون به آنالیز دیتاست های بسیار بزرگ NGS، لازم است که ابزارهای نقشه برداری سریع تر، حساس تر و دقیق تری ایجاد شود. 

نتایج: HIA از دو  شاخص جدول درهم سازی و شاخص suffix array  استفاده می کند. جدول درهم سازی جستجوی مستقیم q-gram  را انجام می دهد و شاخص suffix array جستجوی بسیار سریع رشته های با طول متغییر را با استفاده از جستجوی دودویی اجرا می کند. ما پی بردیم که ترکیب جدول درهم سازی و suffix array بسیار سریعتر از روش suffix array می تواند یک زیر رشته را در توالی مرجع پیدا کند.  در اینجا ما منطقه ی تطابق (MR) را تعریف کردیم که طولانی ترین زیر رشته ی مشترک بین یک مرجع و یک رید است. همچنین ما مناطق همترازی کاندید (CARs) را نیز به صورت لیستی از  MRs تعریف کردیم که در کنار یکدیگر قرار دارند. شاخص هیبرید برای یافتن  مناطق همترازی کاندید (CARs) بین مرجع و رید استفاده شد. ما پی بردیم که همترازی نواحی بدون تطابق در CAR بسیار سریعتر از همترازی کل CAR است.  در بررسی-های آزمایشی، HI در مقایسه با سایر ابزارهای همترازی نقشه برداری سریعتر و بدون کاهش چشمگیر در دقت نقشه  را از خود نشان داد. 

نتیجه گیری: آزمایشات ما نشان می دهد که هیبرید جدول درهم سازی و suffix array از نظر سرعت نقشه برداری ریدهای توالی یابی NGS به توالی مرجع ژنوم انسانی مفید است. در نتیجه، ابزار ما برای همتراز کردن دیتاست های عظیم به دست امده از توالی یابی NGS مناسب است. 

تکامل همگرا در آنزیم ها (مقاله رایگان pdf)

 یک نمونه از دو آنزیم مرتبط به هم که واکنش های مشابهی را کاتالیز می کنند اما مکان های فعال مختلفی نسبت به هم دارند، با مقایسه کردن ساختار آنزیم کاهش دهنده تیوردوکسین اشیرشیا کولی با آنزیم کاهش دهنده گلوتاتیون، ارائه شده است. هر دوی این آنزیم ها، آنزیم های دیمری هستند که باعث کاتالیز شدن کاهش دی سولفید ها توسط هسته های پیریدین از طریق یک دی سولفید آنزیم و یک فلاوین، می شود. آنزیم های کاهش دهنده گلوتاتیون در انسان شامل چهار دامنه ساختاری در هر مولکول هستند: دو هسته ای های فلاوین- آدنین (FAD)- و دامنه های اتصالی به نیکوتینامید- آدنین دو هسته ای فسفات (NADPH) ، دامنه مرکزی و دامنه پایانه C که باعث می شود یک سطح مشترک دیمری و بخشی از مکان فعال ایجاد شود. با وجود این که هر دوی این آنزیم ها مکانیزم های کاتالیزی و ساختار های سه گانه مشابه با هم دارند، مکان های فعال آن ها شبیه هم نیست. ما ساختار کریستالی اشیرشیا کولی تیوردوکسین را با تفکیک 2A مشخص کرده ایم و نشان دادیم که آنزیم کاهش دهنده تیوردوکسین ، دامنه ای که باعث شکل گیری سطح مشترک دیمری در آنزیم کاهش دهنده گلوتاتیون می شود را ندارد و کاملا ساختار دیمری متفاوتی را از خودش نشان میدهد. دی سولفید های فعال از نظر کاتالیزی نیز در دامنه های متفاوتی در طرف های مخالف در سیستم حلقه فلاوین قرار دارند. این موضوع نشان میدهد که این آنزیم ها از پروتئین های پیش زمینه ای هسته ای متفاوتی شکل گرفته اند و مستقل از هم دیگر، فعالیت های آنزیم کاهش دهنده دی سولفید را ایفا می کنند.

کانال های یونی نفوذپذیر (مقاله رایگان pdf)

چکیده

       تشخیص و پردازش محرکهای درد در نورون های حسی آوران ، بطور زیادی به طیف وسیعی از انواع مختلف کانال های یونی ولتاژی و لیگاندی دریچه دار از جمله کانالهای سدیم، کلسیم و TRP وابسته است. عملکرد این کانال ها شامل تشخیص محرک های شیمیایی و مکانیکی، تولید پتانسیل عمل و تنظیم الگوهای شلیک عصبی، آغاز رهاسازی نوروترنسمیترها در سیناپس شاخ پشتی، و متعاقب آن فعال شدن نورون های طناب نخاعی که این پروژه را به مرکز درد در مغز منتقل می کنند. تصور می شود تغییرات طولانی مدت در بیان و عملکرد کانالهای یونی، در مناطق درد مزمن شرکت می کنند. بسیاری از کانالهای درگیر در مسیرهای آوران درد به یون های کلسیم نفوذپذیر هستند، که این نشان دهنده ی نقش آن در سیگنالینگ سلولی در تولید فعالیت الکتریکی است. در این مقاله، مرور گسترده ای بر کانال های یونی مختلف نفوذپذیر به کلسیم، در مسیرهای مختلف درد و نقش آنها در پاتوفیزیولوژی درد را ارائه داده ایم. 

مهندسی بافت کلیه (مقاله رایگان pdf)

چکیده

        با وجود شور و شوق برای مهندسی زیستی پیوند زدن بافت های عملکردی کلیه، موانع بسیاری قبل از تحقق پتانسیل این فن آوری در یک محیط بالینی باقی مانده است. استراتژی های مهندسی بافت زنده برای کلیه به شناسایی جمعیت های سلولی لازم، داربست های کارآمد و شرایط کشت سه بعدی برای توسعه و حمایت از معماری منحصر به فرد و عملکرد فیزیولوژیکی این عضو حیاتی نیاز دارد. مطالعات ما قبلا نشان داده اند که بخش سلول زدایی شده کلیه های میمون رزوس در همه گروه های سنی, یک ماتریکس خارج سلولی طبیعی (ECM) را با خواص ساختاری کافی با تاثیرات فضایی و سازمانی روی مهاجرت و تمایز سلول های بنیادی جنینی انسان (hESC) را ارائه می دهند. برای بررسی بیشتر استفاده از داربست های کلیه طبیعی غیرسلولی شده برای مهندسی بافت کلیوی، hESC پرتوان به طور کلی یا روی بخش های ECM کلیه و مهاجرت سلولی و فنوتیپ در مقایسه با روش های تمایز تعیین شده برای hESC کشت داده شدند. نتایج qPCR و تجزیه و تحلیل های ایمونوهیستوشیمی, تنظیم مثبت نشانگرهای سویه کلیوی را نشان داد, زمانی که hESC بدون سیتوکین یا تحریک فاکتور رشد در داربست های غیرسلولی شده کشت داده شدند، که نقش ECM در جهت دهی به تمایز سویهکلیوی را نشان می دهد. hESC نیز با فاکتورهای رشد متمایز شد و در هنگام کاشت روی ECM کلیوی یا یک داربست پلی ساکارید جدید بیولوژیکی بی اثر برای بلوغ بیشتر مقایسه شد. نشانگرهای سویه کلیوی به تدریج در طول زمان روی هر دوی داربست ها تنظیم مثبت شدند و نشان داده شد که hESC, ژن های امضای ساز کلیوی، توبول پروگزیمال، اندوتلیال، و جمعیت های مجرای جمع آوری را بیان می کند. این یافته ها نشان می دهند که داربست های طبیعی, بیان نشانگرهای سویه کلیوی را به خصوص در مقایسه با کشت جنینی بدن ارتقا می دهند. نتایج این مطالعات نشاندهنده قابلیت های یک داربست پلی ساکارید جدید برای کمک به تعریف یک پروتکل برای تمایز جد کلیه از hESC، و پیشرفت وعده مهندسی بافت به عنوان یک منبع از بافت عملکردی کلیه است.

ردیابی چندگانه‌ بهینه جهش (مقاله رایگان pdf)

چکیده

          تعیین وضعیت جهش‌یافته بودن یا نبودن KRAS در نمونه‌های توموری اهمیت بنیادینی در مدیریت بیماران مبتلا به سرطان ریه یا سرطان روده‌ی بزرگ دارد؛ چرا که این جهش‌ها مانع درمان با آنتی‌بادی‌های مونوکلونال گیرنده‌های فاکتورهای رشد اپیدرمی (EGFR) می‌شوند. در این پژوهش، روش PCR کمّی مخصوص برای الل چندگانه، سریع و ارزان‌قیمتی را گزارش می‌دهیم که می‌تواند هفت جهش اصلی و مرتبط با مسائل بالینی در KRAS را شناسایی و همزمان، ژن‌های KRAS جهش‌نیافته را در سلول‌های توموری و بافت‌های بیماران سرطان روده‌ی بزرگ تکثیر کند. نمونه‌های مثبت در تست‌های چندگانه تحت تحلیل‌های مخصوص برای الل قرار گرفتند تا جهش هر کدام به طور خاص بررسی شود. DNA مرجع سرطان‌های انسانی اعم از G12A، G12C، G12D، G12R، G12S، G12V و G13D اختصاصی بودن تست را با =<۱٪ حساسیت الل‌های جهش‌یافته تأیید کردند. همچنین، کاربردی بودن تحلیل چندگانه‌ی جهش‌های KRAS با انجام آزمایش‌های جاسازی پارافین فیکس‌شده توسط فرمالین (FFPE) بر روی بیوپسی‌های سرطان روده‌ی بزرگ نشان داده شد. در نتیجه، تکثیر همزمان DNA جهش‌نیافته منجر به حذف داده‌های منفی کاذب از نمونه‌های تخریب‌شده می‌شود. همچنین، نتایج این روش مقرون‌به‌صرفه با نتایج حاصل از توالی‌یابی DNA در بافت‌های FFPE هم‌خوانی دارد، اما در حالتی که غلظت‌های DNA محدود هستند، حساسیت بالاتری دارد.

ابزاری از متلب (مقاله رایگان pdf)

چکیده

پیشینه: رسیدگی به مقدار وسیع داده‌های تظاهر ژنی تولیدشده توسط روش‌های نمای نسخه‌برداری ژنوم، یک کار چالش‌برانگیز است که نیازمند ترکیبی آگاه از روش‌های پیش‌پردازش، فیلتراسیون و تحلیل دارد اگر که قرار باشد نتایج زیست‌شناختی معناداری حاصل شود. برای مثال، طیفی از آمار سنتی و رویکردهای تحلیل مسیر محاسبه‌ای برای شناسایی فرایندهای بسیار ارائه‌شده در داده‌های ریزآرایه به‌دست‌آمده از حالت‌های مختلف بیماری استفاده‌شده است. اگرچه، اکثر این رویکردها تمایلی در بهره‌برداری از کل طیف داده تظاهر ژنی یا روابط مختلف و وابستگی‌ها ندارند. قبلاً، ما ابزار تحلیل غنی‌سازی مسیر را در MATLAB که یک امتیاز نظم مسیر (PRS) را با در نظر گرفتن علامت‌دهی توپولوژی مسیر و بیش نمایندگی و بزرگی ژن‌هایی که به‌طور متفاوتی ظاهرشده‌اند به دست می‌دهد. در اینجا، این رویکرد را برای شامل شدن مسیر متابولیک گسترش دادیم و استفاده از رابط کاربر گرافیکی (GUI) را توصیف کردیم.

نتایج: با استفاده از تعدادی از جایگاه‌های ریزآرایه و گونه‌ها، مصرف‌کنندگان قادرند تا امتیازات PRS را به همراه امتیاز z مطابق برای مقایسه محاسبه کنند. ارزیابی بیشتر اهمیت مسیر ممکن است برای افزایش اعتماد به مسیرهای به‌دست‌آمده انجام شود و مصرف‌کنندگان می‌توانند دایره المعارف Kyoto نمودارهای مسیر ژن و ژنوم را که برای تأکید بر ژن‌های نهفته علامت‌گذاری شده است، ببینند.

نتیجه‌گیری: ابزار PRS، فیلتری برای منزوی‌سازی بینش‌های زیستی از داده‌های نسخه‌برداری‌شده پیچیده ارائه می‌کند.

تکامل سلول گیاهی (مقاله رایگان pdf)

         ویروسها موجوداتی اجبارا-همزیست هستند که برای تکمیل چرخه زندگیشان، تعامل تنگاتنگی با میزبانشان دارند. هر سلول آلوده، با انباشتگی محصولات و فعالیتهای ویروسی مواجه است که تکامل یافته اند تا از تکثیر و گسترش ویروس در زمینه عملکردها و واکنشهای دفاعی سلول میزبان حمایت کنند. ویروس موزائیک توتون، پروتئینهای همانند ساز (رپلیکاز) و پروتئین پوششی را به منظور همانند سازی و حمایت از ژنوم RNA، و نیز پروتئین حرکتی (MP)  را که به RNA متصل شده و محدوده اندازه خروجی پلاسمودسماتا را به منظور تسهیل گسترش RNA ژنومی ویروسی (vRNA) دستکاری می کند، کد گذاری می نماید. پروتئین حرکتی و رپلیکاز نیز در سیستم خاموش سازی RNA سلولی که بر بیان و رشد ژن گیاهی اثر می گذارد، دخالت می کنند. بعلاوه، سلولهای آلوده به ویروس، محرک ایجاد یک سیگنال سیستماتیک پیشایش، د بخش جلویی ویروس هستند که موجب تحریک نوترکیبی ژنومی شده و منجر به تغییرات ژنتیکی قابل توارث می شوند. بنابراین، ویروس ها می توانند از طریق تعاملات مولکولی گوناگون، با میزبانشان کنش و واکنش داشته باشند. با در نظر گرفتن میزان بالای جهش ویروسها، این تعاملات دلالت بر فرایندها و تطابقات تکاملی در رابطه ی ویروس-میزبان که می توانند بر تکامل یوکاریوتی اثر بگذارند، دارند.